汽轮机设备及运行讲义(全部)

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1、汽轮机设备及运行讲义　　　　　　　　　　　　　　　　　257第一篇汽轮机的结构与性能第一章概述第一节汽轮机的基本工作原理汽轮机是一种以具有一定温度和压力的水蒸气为工质，将热能转变为机械能的回转式原动机。它在工作时先把蒸汽的热能转变成动能，然后再使蒸汽的动能转变成机械能。与其他热力原动机相比，它具有单机功率大、转速高、效率较高、运转平稳和使用寿命长等优点，在现代工业中得到广泛的应用。一、汽轮机在热力发电厂中的作用汽轮机的主要用途是作为热力发电用的原动机。在以煤、石油和天然气为燃料的现代常规火力发电厂、核电站和地热电厂中，都采用以汽轮机为原动机的汽轮发电机组。其发电量约占

2、总发电量的80％左右。汽轮机的排汽或中间抽汽可以用来满足生产和生活的供热需要。这种既供热又供电的热电联产汽轮机，在热能的综合有效利用方面具有较高的经济性。由于汽轮机能够变速运行，故可以用它直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。在生产过程有余能、余热的各种工厂企业中，可以利用各种类型的工业汽轮机，使不同品位的热能得到合理有效的利用，从而提高企业的节能和经济效益。汽轮机必须与锅炉、加热器、凝汽器、给水泵等机械设备组成热力系统，才能进行工作。热力发电厂是能量转换的工厂。锅炉将燃料化学能转换为蒸汽的热能，汽轮机将热能转换为机械能，发电机将机械能转换为电能。因为我国原煤总

3、产量居世界第一位，根据国家的燃料政策，我国是以煤炭为主要燃料的国家，所以燃煤火力发电厂在目前及以后相当长的时间内仍处于我国电能生产的主导地位。因此，作为原动机拖动发电机的汽轮机，显然在我国电力工业中占有十分重要的地位。二、汽轮机发展概况和我国汽轮机的发展特点1．汽轮机的发展概况汽轮机的发展大致经历了以下几个时期：1883年瑞典工程师拉瓦尔首先发明、制造了世界上第一台单级冲动式汽轮机。1884年英国柏生氏发明了多级反动式汽轮机。1900年法国拉托教授发明了多级冲动式汽轮机；几乎与拉托同时，美国工程师寇蒂斯发明了双列速度级汽轮机。1912年瑞典的密克斯托莱姆兄弟发明了辐流

4、式汽轮机。至今，汽轮机的发展已逾百年。目前世界上已投运的化石燃料电站汽轮机，其最大单机功率有1300MW（24.2Mpa,538℃／538℃）的双轴机组和1200MW的单轴机组。核电站汽轮机的单机功率将保留在1300MW水平上。2．我国汽轮机的发展特点新中国建立时，我国没有汽轮机制造业。建国后相继建成了上海、哈尔滨和东方三大汽轮机厂，它们主要生产大功率的电站汽轮机，并于1955年由上海汽轮机厂制造了国产第一台中压6000kw冲动式汽轮机。此后，我国汽轮机制造工业得到迅速发展，已经陆续生产中压12MW、25MW，高压50MW、100MW，超高压中间再热125MW、200

5、MW，以及亚临界参数300MW、600MW的汽轮机。此外还建立了北京重型电机厂，武汉和青岛汽轮机厂，以及生产工业汽轮机和燃气轮机为主的杭州汽轮机厂和南京汽轮发电机厂。从而使我国的汽轮机制造业形成了独具特色的一套完整的生产体系。汽轮机设备及运行讲义　　　　　　　　　　　　　　　　　257随着科学技术的进步，汽轮机的制造技术日益完善。现在，站在新的世纪之初展望未来，我国汽轮机发展将有如下特点：（l）大力发展再热式大功率机组。大功率汽轮机的主要优点是：降低单位功率的金属消耗量及成本；提高机组经济性、安全可靠性、负荷适应性和自动化水平；节约电厂占地面积，降低电厂建设投资，加速

6、电厂建设速度；减少运行人员，从而降低机组运行、管理费用。（2）提高蒸汽初参数。提高蒸汽初参数，可以提高火力发电机组的循环热效率。但参数的提高又受到金属材料热力机械性能的限制。目前广泛采用的珠光体热强钢一般适用于580℃以下，进一步提高温度就必须采用奥氏体钢，这种钢不但价格昂贵，而且许多工艺性能都不如珠光体钢。因此，目前300MW容量等级机组采用亚临界参数（162～167MPa，535～540℃）较为合适。600MW容量等级机组常采用亚临界和超临界（23．5～24．５MPa，560～570℃）两种参数，超临界参数机组的热经济性可以提高约2％。可见，蒸汽初参数的提高已趋于

7、稳定。（3）发展大功率供热机组。为提高火电厂的经济性以及节能和保护环境，应因地制宜地发展热电联产，研制各种类型的供热机组。（4）采用先进的结构设计，提高机组的负荷适应性。这主要是采用双层汽缸和圆筒型汽缸；加大动静部分间的轴向间隙；汽缸采用窄法兰及柔性较好的双头螺栓等。（5）采用无中心孔转子及焊接转子。（6）研制汽轮机末级长叶片。采用较长的末级叶片，可以减少汽轮机排汽缸的数目或在相同排汽缸个数时增大机组的容量。（7）采用适合于我国的电液控制系统。（8）发展核电站用的汽轮机。发展核电，是我国解决能源不足问题的主要途径。目前，我国的秦山核电站和大亚湾核电站